一 維 磁 控 光 子 晶 體

王光懷,張曉茹,潘 慶,閆 璐,劉曉靜,楊涪銓,任明麗,丁雪梅,苗 暢,郭義慶

(1.吉林師范大學 物理學院,吉林 四平 136000;2.中國科學院 高能物理研究所,北京 100049)

光子晶體[1-2]是一種折射率在波長量級上呈周期性變化的介質[3]材料,為介質參數不同且在空間周期性排列的人工微結構.當光子晶體中有電磁波通過時,光子晶體內周期有序排列結構使其發生Bragg散射,光子晶體能帶分裂,出現光子帶隙,類似半導體材料中電子的能帶結構[4-8].當光子晶體帶隙的頻率與電磁波頻率相同時,電磁波被晶體反射出現禁帶.在光子晶體中引入點缺陷,缺陷處可形成量子化束縛態,當電磁波的頻率與束縛態頻率相同時,發生共振,可使光通過禁帶.在光子晶體中加入功能性材料(如磁性材料),可使光子晶體產生新的特性，磁性材料分為旋電材料和旋磁材料[9-11]兩種類型,利用旋磁材料可制備許多器件,利用旋電材料和一維光子晶體結構可實現非互易傳輸,進而設計光學隔離器[12-15].

本文用電磁場理論給出含旋磁材料的一維光子晶體傳輸矩陣的透射率公式,并在此基礎上研究外加磁場發生變化時,旋磁材料對透射特性的影響.結果表明：隨著外加磁場強度的變化,缺陷模的數目、位置以及缺陷模的光譜寬度均發生變化,禁帶寬度基本不變.因此,可通過改變外加磁場強度實現光子晶體透射的可調節性.

1 模型和理論公式

圖1 含磁性介質的一維光子晶體結構Fig.1 One-dimensional photonic crystal structure with magnetic medium

含磁性介質……